fenolske kiseline - pmf.unsa.ba za organsku hemiju i biohemiju... · analitičke metode kojima se...

FENOLSKE KISELINE

Fenolske kiseline

Općenito to su fenoli koji imaju karboksilnu grupu

U prirodi se javljaju u dva jasno definisana skeleta, pa se

dijele u dvije podgrupe;

a) Hidroksibenzojeve kiseline C6-C1

b) Cimetne kiseline C6-C3

O H

OOH b) a)

O HO

O H

Podjela

Derivati cimetne kiseline

3

Podjela

Derivati benzojeve kiseline

4

Analozi u obliku aldehida, često se nalaze zajedno sa

kiselinama; npr vanilin, cimet aldehid, salicil aldehid....

Vanilin - najvažniji izvor vanilina je plod vanilije – Vanillae

fructus (nezreo ali potpuno izrastao plod koji se podvrgava

dugoj fermentaciji).

U plodu vanilije, vanilin je vezan u obliku bezmirisnog

glikozida vanilozida iz kojeg se oslobađa tokom

fermentacije, kao i vanilin alkohol iz glikozida vanilolozida

te zatim oksidira u vanilin karakterističnog okusa i mirisa.

5

Vanilinska kiselina Vanilin

6

Analitičke metode kojima se određuju fenolske kiseline

vezane su uglavnom za njihovu biološku ulogu kao i

njihovu ulogu u kvalitetu hrane

Fenolske kiseline obuhvataju gotovo 1/3 fenola u

prehranbenim proizvodima

Uglavnom se nalaze u obliku glikozida, estera i etera,

samo male količine su prisutne u slobnodnom obliku.

Fenolske kiseline vezane su za boju, miris, nutritivne

vrijednosti i antioksidativne osobine hrane.

U industriji hrane ispituje se sadržaj fenolskih kiselina i

njihov efekat na sazrijevanje ploda, prevenciju truljenja i

upotrebu kao konzervansi.

7

Sinteza fenolskih kiselina preko šikiminske kiseline

8

Biosinteza

9

Cimetna kiselina nastaje deaminacijom iz fenilalanina. Biljke imaju sposobnost

deaminacije fenilalanina pomoću enzima fenilalanin-amonij-liaze (PAL).

Ostale kiseline dobivaju se naknadnim reakcijama hidroksilacije i metilacije u

kojima se vežu supstituenti za benzenski prsten. Neke od najrasprostranjenijih

derivata cimetne kiseline su: p-kumarinska, kafena, ferulinska i sinapna kiselina.

p-hidroksibenzojeva kiselina nastaje od fenilpropana skraćivanjem bočnog lanca.

Npr. Stvaranje p-hidroksibenzojeve kiseline iz p-kumarinske

◦ prvo se nastaje ester s CoA;

◦ procesom β-oksidacije nastaje p-hidroksibenzoil CoA koji hidrolizira i daje odgovarajuću kiselinu.

10

Biosinteza

11

Eliminacija bočnog lanca može se dogoditi u ranoj fazi biosinteze, tako p-hidroksibenzojeva kiselina može nastati direktno iz prefenata (koji nastaje iz korizminske kiseline). Međutim, većina ovih spojeva (C6-C1) nastaje iz kiselina koje su derivati cimetne kiseline (C6-C3).

Biološki značaj

Fenolske kiseline se smatraju netoksičnim i često se mogu naći u tradicionalnim biljnim lijekovima, nisu esencijalne za čovjeka, ali imaju mnogo pozitivnih efekata na zdravlje

Pokazuju izvrsnu antioksidatovnu aktivnost (AA), što zavisi od strukture prvenstveno od položaja i broja -OH grupa, što je uslovljeno steričkim efektom

Monohidroksilni derivati u o- i p- položaju pokazuju značajno manju AA od m- derivata

AA je u pozitivnoj korelaciji

sa brojem -OH grupa vezanih

za aromatski prsten

12

Biološki značaj

Pored toga što štite od slobodnih radikala, pokazuju i

◦ antikancerogeno djelovanje

◦ antiviralno djelovanje

◦ antibakterijsko djelovanje

◦ reduciraju alergijske reakcije

◦ pojačavaju imuni sistem

13

Cimetna kiselina

Cimetna kiselina nastaje deaminacijom iz fenilalanina. pomoću enzima fenilalanin-amonia-liaze (PAL).

Ostale kiseline dobivaju se naknadnim reakcijama hidroksilacije i metilacije u kojima se vežu supstituenti za benzenski prsten.

Neki od najrasprostranjenijih derivata cimetne kiseline su:

p-kumarinska, kafena, ferulinska i sinapna kiselina

Upotrebljava se u industriji parfema i u medicini

Cimet aldehid je prisutan u esencijalnom ulju cimeta

14

Galna kiselina

(3, 4, 5-trihidroksibenzojeva kiselina)

jedan od najpoznatijih predstavnika

fenolnih spojeva koja se uobičajeno se

koristi za određivanje ukupnih fenola (Folin-Ciocalteau)

Koristi se kao standard u mnogim antioksidativnim testovima, za proizvodnju boja...

Koristi se u farmaceutskoj industriji jer su ispitivanja in vivo i in vitro pokazala da ima; antifungalne, antiviralne, citotoksične osobine

Može se naći u biljkama u slobodnom obliku ili vezanom (npr. tanini)

15

Molekula je planrna i može da gradi

intermolekularne i intramolekularne veze između

OH grupa.

Jak je helatni agens te formira komplekse visoke

stabilnosti sa Fe

16

Galna kiselina

Izolira se i iz gala(cecidije, šiške) koje su nastale usljed

parazitskog načina života mnogih životinja na biljkama i

izazivaju nenormalno razvijanje tkiva ili organa u cjelini

(životinje luče u biljno tkivo materije koje difundujući po

tkivu izazivaju njegovo razaranje)

Gale su morfološke promjene u tkivu biljaka u vidu

izraslina abiotske ili biotske prirode. Spadaju u simptome

bolesti.

17

Blokira komponente koje su povezane sa

imunoregulatornim bolestima; astma i alergijske

rakcije

Prisutna je u gotovo svim biljnim vrstama

Derivati; dikafeoilkinska i dikafeoiltartaratna kiselina

pokazuju mogućnost selektivne inhibicije virusa tipa 1

(HIV- 1)

Kafena kiselina

18

Depsidi –

◦ su spojevi koji nastaju između dvije fenolske

kiseline, gdje karboksilna grupa jedne kiseline

reaguje sa OH- grupom druge fenolske

kiseline.

19

Ruzmarinska kiselina

prvi je put izolirana i identificirana 1950. godine iz Rosmarinus officinalis (Lamiaceae)

ester kafene i 3,4-dihidroksifenillaktatne kiseline

Salvia officinalis, Mentha piperita, Thymus vulgaris, Melissa officinalis

Pokazuje antioksidativne, antiinflamatorne, antimutagene, antimikrobne i antiviralne osobine

Pomaže kod ublažavanja alergijskih tegoba

20

OH

OH

O

O

O O H O H

O H

Ruzmarinska kiselina

Kod biosinzeze za esterifikaciju je potrebno da se kumarinska kiselina

prevede u odgovarajuću aktivnu formu sa koenzimom A

21

Klorogenska kiselina

Mnogo više je rasprostranjena u biljnom svijetu od

ruzmarinske, detektovana je i identificirana 1837. godine u

zrnima zelene kafe, a struktura je određena 1932., pvi put

sintetizirana 1956.

javlja se sama ili često s ruzmarinskom kiselinom

22

O

OH

OH

OH

O H

O H

O

OH

O

Thymus serpyllum

Klorogenska kiselina Izolacija

◦ Frakciona kristalizacija iz vodenog ekstrakta sirove kafe

zasićenog sa (CH3COO)2Pb

◦ Soxhlet i tečno-tečno ekstrakcija

◦ Kolonska hromatografija

◦ TLC

◦ Mikrovalna ekstrakcija

◦ Enzimatska ekstrakcija

Određivanje

◦ Gravimetrijske i volumetrijske metode

◦ Elektrohemijske metode

◦ Hromatografske metode

◦ Spektroskopske metode

23

O

OH

OH

OH

O H

O H

O

OH

O

Metode određivanja Hromatografske metode

◦ Papirna

◦ TLC (na silikagelu, celulozi i poliamidnim vlaknima)

◦ HPLC – na obrnutim fazama, sa stacionarnom fazom

C18 i različitim detektorima (UV-Vis, elektrohemijski

detektor, fluorescentni i maseni)

24

KUMARINI

25

Kumarin je spoj koji je prvi put izoliran 1820. godine iz sjemena Tonquino beans iz južnoameričkog drveta Dipterix odorata Willd. (Syn. Coumarouna odorata)

Kumarini imaju C6-C3 skelet, ali i

kisik u heterociklusu kao dio

C3 jedinice lakton 2'-hidroksi-Z-cimetne kiseline

Bogat izvor kumarina su biljke

familija; Orhidaceae, Asteraceae,

Leguminoceae, Rutaceae, Fabaceae,

Umbelliferae i Lamiaceae

26

Jednostavni kumarini se međusobno razlikuju po

supstituentima najčešće su to;

◦ hidroksilne i

◦ metoksi grupe

pa se i oni nazivaju hidroksi- ili metoksi- kumarini.

Uglavnom svi prirodni spojevi sadrže

supstituent (hidroksi ili metoksi radikal) u

položaju C7. To su i najrasprostranjeniji

kumarini umbeliferon i herniarin.

27

Po kumarinu je nazvana čitava grupa hemijski sličnih spojeva

28

Podjela kumarina

29

Osobine

Imaju gorak ukus i jako fiziološko dejstvo

Pod dejstvom mikroorganizama njihova

količina u voću se povećava, uzrokujući

gorak ukus i truljenje ploda

Heterozidi se lako rastvaraju u vodi i

alkoholima.

30

Dokazivanje

- specifičan miris;

- fluorescencija bijele, plave, žute i zelene boje;

- alkoholno-vodeni ekstrakt biljke fluorescira pod UV svjetlom;

- fluorescencija se pojačava u prisustvu baze

- kumarini imaju svojstvo sublimacije

31

Kumarin se koristi kao;

◦ sredstva za fiksiranje i pojačavanje mirisa u parfemima,

◦ dodaje se sapunu i deterdžentima, pasti za zube,

duhanskim proizvodima i nekim alkoholnim pićima,

Velike količine se koriste kao dodaci gumi i plastičnim

materijalima, kao i u bojama i sprejevima za neutralizaciju

neugodnih mirisa

Sadržaj kumarina u kozmetičkim proizvodima reguliran je

zakonom EU (European Commission,1976), koji zahtijeva

označavanje na proizvodima o količini prisutnog kumarina,

ukoliko je kumarin prisutan u količini većoj od 10 ppm u

proizvodima koji se zadržavaju na koži i 100 ppm u

proizvodima koji se ispiru s kože nisu prihvatljivi.

32

Djelovanje

Kumarini pokazuju mnogo bioloških

aktivnosti; Anti-inflamatorno

Antifungalno

Antimalarijsko

Antitumorno

Antiviralno

Antikoagulacijsko

Enzim-inhibitorno

Antioksidativno

33

Biosinteza kumarina se odvija preko cimetne i p-kumarinske kiseline

Važan korak u njihovoj sintezi jeste uvođenje hidroksline grupe u orto položaj u odnosu na bočni lanac cimetne kiseline.

Na kraju dolazi do spontanog zatvaranja prstena i stavranje kumarinske strukture

34

Na kumarinskom prstenu postoji 6 položaja na

kojima se može vršiti supstitucija, poznato je

mnoštvo različitih derivata kumarina, bilo

sintetičkih ili prirodnih, a takva strukturna

raznolikost uzrok je mnoštvu različitih bioloških

aktivnosti.

Prisutnost kumarinskih derivata u biljkama je vrlo

česta, a mnoge od tih biljaka se upotrebljavaju u

tradicionalnoj medicini od davnina.

35

Umbeliferon 7-hydroxycoumarin

Apsorbuje UV svjetlost pa se koristi u kremema za sunčanje

Skopoletin 7-hidroksi 6-metoksikumarin

Posjeduje antimikrobno, antifungalno i antitumorno dejstvo

Eskulin Eskuletin 6-β-D-glucoside

Koristi se jačanje krvnih sudova,

djeluje protivupalno, uklanja otekline 36

Dikumarini

Nastaju tako što se dva kumarinska molekula međusobno povežu metilenskim mostom.

Do ovakvog povezivanja dolazi tokom procesa fermentacije, ali samo pod specifičnim uslovima: - u prisustvu mikroorganizama,

- kada je biljna masa vlažna.

Najpoznatiji spoj ovakve strukture je dikumarol (4-hidroksi kumarin; 3.3' veza) i izoliran je iz pljesnjivog sena koje je sadržalo dosta biljke, Melilotus officinalis (velika djetelina, kokotac).

37

Za određivanje kumarina se koriste

◦ kolorimetrijske,

◦ fluorometrijske metode

◦ metoda tečne hromatografije.

38

Sljedeće predavanje;

FLAVONOIDI

...

39